IV. 3. 3. Prebiotikum bevitel

A prebiotikumok nem új baktériumokat visznek a bélbe, hanem szelektíven táplálják a már ott élő hasznos mikrobákat, például a bifidobaktériumokat.

A mikrobiota kertjének táplálása – a prebiotikumok ereje

A probiotikumok a magok, a prebiotikumok pedig a trágyázó tápanyagok.

A huszadik század nagy részében a táplálkozástudományban az étrendi szénhidrátokat vagy emészthetőként kezelték – kalóriát szolgáltatnak – vagy emészthetetlenként – tömeget alkotva haladnak át a bélen. Az a gondolat, hogy az emészthetlen szénhidrátoknak specifikus, szelektív és jótékony hatásuk lehet a bélmikrobiotára, nem volt része a szemléletnek. 1995-ben Glenn Gibson a Readingi Egyetemen és Marcel Roberfroid a Louvain-i Katolikus Egyetemen közöltek egy cikket a Journal of Nutrition folyóiratban, amely megváltoztatta ezt. Bevezették a prebiotikum fogalmát: egy nem emészthető élelmiszer-összetevőt, amely szelektíven serkenti a vastagbélben lévő baktériumok növekedését és aktivitását oly módon, amely kedvező a gazdaszervezet egészségére. A kifejezés új volt. A jelenség, amelyet leírt, ősi – a növényi rostok erjesztése a vastagbéli baktériumok által azelőtt is zajlott, hogy az embereknek szavuk lett volna rá. Amit Gibson és Roberfroid adott a területnek, az egy tesztelhető definíció volt: nem csupán bármilyen erjeszthető szubsztrát, hanem olyan, amelynek szelektív hatása van a jótékony taxonokra. Az inulinról, fruktooligoszacharidokról vagy galaktooligoszacharidokról szóló minden klinikai vizsgálat 1995 óta egy olyan hipotézis tesztje, amely – mint a legtöbb fontos gondolat – az uralkodó szemlélettel való vitából indult.

A „prebiotikum" szó fiatalabb, mint a legtöbb beteg gondolná. 1995-ben alkotta meg Glenn Gibson brit élelmiszer-mikrobiológus és Marcel Roberfroid belga biokémikus egy tanulmányban, amely elsőként tett fel egy addig formálisan soha meg nem fogalmazott kérdést: ahelyett hogy baktériumokat adnánk a bélrendszerhez, mi lenne, ha szelektíven táplálnánk azokat, amelyek már ott vannak? Gibson és Roberfroid inulinnal és fruktooligoszacharidokkal végzett kísérleteket emberi önkénteseken, és heteken át mérték a Bifidobacterium-szinteket a székletmintákban. Az eredmények figyelemreméltóak voltak: bizonyos rostok meghatározott baktériumcsoportokat növeltek meg szelektíven, egyetlen élő szervezet hozzáadása nélkül. A „prebiotikum" fogalmat – olyan szubsztrát, amely kedvezően módosítja a bél mikrobiális összetételét – a „probiotikum" tudatos fogalmi ellenpárjaként javasolták. [83] Amit Gibson és Roberfroid 1995-ben formalizált, azt az evolúció már évmilliókat korábban megkonstruálta. Az anyatej több mint 200 különböző szerkezetű humán tej-oligoszacharidot (HMO) tartalmaz – összetett szénhidrátokat, amelyeket az újszülött nem tud megemészteni, de a Bifidobacterium longum subsp. infantis igen. Ezek a HMO-k a csecsemő első prebiotikumai, amelyek Bifidobacterium-dominált bélflórát alakítanak ki, ez edzi az újszülött immunrendszerét és támogatja a bélgát^[G] érését. [84] A szoptatott csecsemők mikrobiótája alapvetően különbözik a tápszeren nevelt csecsemőkétől: több Bifidobacterium, kevesebb Clostridioides difficile (formerly Clostridium difficile), alacsonyabb szisztémás gyulladás. Ez nem az anyatej mellékhatása, hanem az egyik elsődleges funkciója. A prebiotikus elv tehát nem modern táplálkozási stratégia. Ez a legrégebbi ismert, evolúciósan tervezett mikrobiota-intervenció.

Amikor a betegek a mikrobiota támogatásáról kérdeznek, legtöbbször a probiotikumok jutnak eszükbe. A mindennapi gyakorlatban azonban sokkal fontosabb az, hogy mit kapnak táplálékként a bélben már jelen lévő mikrobák. A prebiotikumok nem emészthető rostok, amelyeket a bélbaktériumok fermentálnak, így nem új mikrobákat visznek be, hanem a meglévők működését és anyagcseréjét alakítják.

A jól vizsgált prebiotikumok közé tartozik az inulin, a fruktooligoszacharidok (FOS), a galaktooligoszacharidok (GOS) és bizonyos rezisztens keményítők. Ezek az anyagok emésztetlenül jutnak a vastagbélbe, ahol különböző baktériumcsoportok használják őket energiaforrásként. A korai kutatások főként a Bifidobacterium fajokra összpontosítottak, de ma már tudjuk, hogy számos más baktérium is reagál, köztük a butiráttermelő Faecalibacterium és Roseburia fajok [72].

A fermentáció során rövid szénláncú zsírsavak – például acetát, propionát és butirát – keletkeznek. Ezek a molekulák táplálják a vastagbél sejtjeit, befolyásolják az immunjelátvitelt és hozzájárulnak a nyálkahártya épségéhez. Klinikai hatásuk általában közvetett és mérsékelt, de következetesen megfigyelhető. A táplálkozási rostok ezen metabolitokon keresztül kapcsolják össze a mikrobiota működését a gazdaszervezet élettanával [85][86].

Prebiotikumok nemcsak speciális készítményekben találhatók, hanem hétköznapi ételekben is. A hagymafélék, fokhagyma, póréhagyma, hüvelyesek, zab, árpa, banán, valamint a főtt és lehűtött burgonya vagy rizs fermentálható szénhidrátokat tartalmaznak. A bogyós gyümölcsök, tea, kakaó vagy olívaolaj polifenoljai szintén kölcsönhatásba lépnek a bélmikrobákkal, bár inkább mikrobiotát befolyásoló vegyületeknek tekinthetők, nem klasszikus prebiotikumoknak.

A tolerancia egyénenként eltérő. A rostbevitel hirtelen növelése puffadást vagy fokozott gázképződést okozhat, mivel a fermentáció során gázok is keletkeznek. A fokozatos bevezetés lehetővé teszi, hogy a mikrobiota és az emésztőrendszer alkalmazkodjon. A megfelelő folyadékbevitel és a rostok elosztása a nap folyamán szintén javítja a toleranciát.

Antibiotikum-kezelés után a fermentálható rostok segíthetik a mikrobiális aktivitás helyreállását, de ez csak egy tényező a sok közül. Az alvás, a stressz, a gyógyszerek és az étrend általános minősége mind befolyásolják a mikrobiota összetételét. Megfigyeléses vizsgálatok szerint azoknál, akik változatos növényi alapanyagokat fogyasztanak, általában gazdagabb és stabilabb mikrobiota figyelhető meg [87].

A különböző baktériumok különböző rostokat kedvelnek. A változatos rostbevitel több mikroba számára biztosít tápanyagot, és növeli az ökoszisztéma ellenálló képességét. A mikrobiota hosszú távú egyensúlyában a táplálkozási változatosság fontosabb, mint bármely egyetlen kiegészítő.

A prebiotikumok hatása lassan alakul ki. Nem gyógyszerként működnek, hanem javítják azt a környezetet, amelyben a hasznos mikrobák élnek. Hosszú távon a változatos, rostban gazdag étrend támogatja a mikrobiális anyagcserét, a bélgát működését és az anyagcsere-egészséget.

A prebiotikum-bevitel felépítése a mindennapokban

A klinikai tapasztalat szerint azok az étrendek, amelyek rendszeresen tartalmaznak hagymaféléket, fokhagymát, póréhagymát, spárgát vagy articsókát, folyamatos fermentálható rostforrást biztosítanak. Ezek a mindennapi alapanyagok gyakran jelennek meg a kedvező mikrobiota-anyagcserével társuló étrendekben.

Az egész gyümölcsök és zöldségek – ha tolerálható – a héjjal együtt további rosttípusokat adnak. Ezek különböző baktériumcsoportok számára szolgálnak tápanyagként, és nagyobb mikrobiota-diverzitással hozhatók összefüggésbe.

A hüvelyesek gyakran szerepelnek a mikrobiota-stabilitást támogató étrendekben. A lencse, bab, csicseriborsó és borsó lassan fermentálódó szénhidrátokat tartalmaz, amelyek a butiráttermelő baktériumokat táplálják.

A hagyományos főzési módszerek növelhetik a rezisztens keményítő bevitelét. A főtt, majd lehűtött burgonya, rizs vagy tészta olyan szubsztrátokat ad, amelyek a vastagbélben fermentálódnak.

Az étrendi változatosság fontosabb, mint bármely egyetlen alapanyag. A hét során fogyasztott sokféle növényi étel többféle rostot biztosít, és növeli az ökoszisztéma ellenálló képességét.

A rostbevitel fokozatos növelésével általában javul a tolerancia. Az új növényi ételek lépésenkénti bevezetése, megfelelő folyadékbevitel mellett, kevesebb puffadással jár.

A prebiotikumok hatása az étrend egészével együtt érvényesül. A rendszeres étkezési ritmus, a megfelelő fehérje- és mikrotápanyag-bevitel, valamint az ultrafeldolgozott ételek korlátozása ugyanazt a mikrobiota-egyensúlyt támogatja, mint a fermentálható rostok.

Mikrobiota-hatások

• A prebiotikus rostokat több baktériumcsoport fermentálja, nemcsak a Bifidobacterium és Lactobacillus fajok, hanem butiráttermelő baktériumok is, például Faecalibacterium prausnitzii, Roseburia fajok és Eubacterium rectale. Ezek a változások inkább a mikrobiota funkcionális sokféleségét növelik [72][88].
• A prebiotikumok fermentációja fokozza a rövid szénláncú zsírsavak termelődését (acetát, propionát, butirát), amelyek energiát adnak a vastagbél sejtjeinek, befolyásolják a nyálkahártya működését és az immunrendszer szabályozását. A hatás gyakran mikrobiális kereszt-tápláláson keresztül jön létre [86].
• A prebiotikumok közvetve javíthatják a bélgát működését, SCFA-k, nyáktermelés és hámsejt-jelátvitel révén. Ezek a hatások mérsékeltek és egyénenként eltérők.
• A prebiotikumok hatással lehetnek az anyagcsere- és hormonális folyamatokra, például a GLP-1 és PYY hormonokon keresztül, amelyek szerepet játszanak az étvágy és a vércukorszint szabályozásában [85].
• A mikrobiota válasza egyénenként különbözik, a kiindulási mikrobiota, az étrend, a gyógyszerek és a genetikai tényezők függvényében.
• A nem bakteriális mikroorganizmusok is reagálhatnak, például gombák (Candida, Saccharomyces), bakteriofág^[G]ok vagy archeák (Methanobrevibacter smithii), bár ezek kutatása még folyamatban van.
• A változatos prebiotikus rostbevitel támogatja az ökoszisztéma ellenálló képességét, segítve a mikrobiota regenerációját antibiotikum vagy betegség után, de a hatás fokozatos [87].
• A prebiotikumok hatása kimutatható székletmikrobiota-vizsgálattal, metabolomikai elemzéssel és SCFA-méréssel, bár ezek nem mindig járnak közvetlen klinikai javulással.

Betegútmutató

• A legtöbb étkezéshez adjon növényi rostforrást.
• Hetente többször fogyasszon hagymaféléket, hüvelyeseket vagy zabot.
• Egyen naponta többféle zöldséget és gyümölcsöt.
• Válasszon inkább teljes értékű gabonát, mint finomítottat.
• Új rostokat lassan vezessen be, ha puffadás jelentkezik.
• Rostnöveléskor igyon elegendő folyadékot.
• Időnként fogyasszon főtt, majd lehűtött burgonyát, rizst vagy tésztát.
• Prebiotikum-kiegészítőt csak alacsony rostbevitel esetén, orvosi javaslatra használjon.
• Figyelje a székletet, puffadást és hasi komfortot.
• Kontrollvizsgálaton nézzük át az étkezési naplót.

Hivatkozások

[72] Gibson GR, Hutkins R, Sanders ME et al. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of prebiotics. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2017. Link

ISAPP szakértői konszenzus, amely a prebiotikum új definícióját adja: olyan szubsztrát, amelyet a gazdaszervezet mikroorganizmusai szelektíven hasznosítanak egészségügyi előny biztosítása mellett. Az új definíció kiterjeszti a prebiotikumokat lehetőleg nem-szénhidrát anyagokra, a gasztrointesztinális rendszeren túli alkalmazásokra, és élelmiszeren túli kategóriákra is. A szelektív mikrobiota-mediált mechanizmusok és a dokumentált egészségügyi előny feltétele megmarad. A dokumentum a jelenlegi mérvadó prebiotikum-definíciót adja a kutatás, szabályozás és termékfejlesztés számára.

[83] Gibson GR, Roberfroid MB. Dietary modulation of the human colonic microbiota: introducing the concept of prebiotics. J Nutr. 1995. Link

Áttekintés a bélmikrobiota összetételének egészségesebb közösségek irányába történő módosítását célzó stratégiákról, a Bifidobaktérium és Lactobacillus növelésére irányuló probiotikus kiegészítésre fókuszálva. A probiotikum-indukált eltolódások gyakran átmenetiek. A szerzők tárgyalják az egytörzses beavatkozások korlátait, és a tartós, közösségszintű változást célzó prebiotikus, szinbiotikus és ökológiai megközelítések melletti érvet.

[84] Bode, L. Human milk oligosaccharides: every baby needs a sugar mama. Glycobiology. 2012. Link

Áttekintés a humán tej oligoszacharidokról (HMO), egy szerkezetileg sokszínű glikán-családról, amely az anyatejben bőséges és egyedi. Eredetileg a csecsemő mikrobiotája bifidus-faktoraként azonosították; ma már ismert, hogy az HMO-k tapadásgátló antimikrobiális szerekként hatnak (oldható csali-receptorok, amelyek megakadályozzák a kórokozók kötődését), valamint immunmodulátorok és agy-fejlődési szubsztrátok. Az áttekintés konszolidálja az HMO-biológiát, és HMO-alapú beavatkozásokat támogat a csecsemőkori fertőzés-megelőzésre és mikrobiota-fejlődésre.

[85] Holscher, H. D. Dietary fiber and prebiotics and the gastrointestinal microbiota. Gut Microbes. 2017. Link

Áttekintés azokról az étrendi stratégiákról — rostok és prebiotikumok fogyasztása — amelyek a gasztrointesztinális mikrobiotát és metabolikus működését célozzák egészségügyi előny érdekében. A legtöbb komplex szénhidrátot és növényi poliszacharidot nem emésztik az emberi enzimek, hanem a bélmikrobák fermentálják SCFA-vá és egyéb bioaktív metabolitokká. Az áttekintés összefoglalja a mechanizmusokat és klinikai alkalmazásokat, és a prebiotikum-bevitelt a mikrobiom-célzott betegségmegelőzés és kezelés elsődleges eszközeként mutatja be.

[86] Deleu S, Machiels K, Raes J, Verbeke K, Vermeire S. Short chain fatty acids and its producing organisms: An overlooked therapy for IBD? EBioMedicine. 2021. 2021. Link

Áttekintés az SCFA-król (acetát, propionát, butirát) mint a bélmikrobiom és a bélrendszeri immunrendszer közös jelátviteli faktorairól gyulladásos bélbetegségben (IBD). Az SCFA-k befolyásolják a gazdaszervezet energia-anyagcseréjét, a bélbarrier integritását, az immunsejt-működést és az IBD aktivitását. Az áttekintés szerint a kereszttáplálkozási mechanizmusokról több kutatás szükséges, és az SCFA-kat IBD-ben kezelhető terápiás tengelyként mutatja be.

[87] Sonnenburg JL, Sonnenburg ED. Vulnerability of the industrialised microbiota. Science. 2019. Link

Konceptuális áttekintés, amely az emberi testet komplex mikrobiomot rejtő ökoszisztémaként mutatja be, ahol a közelmúlt életmódbeli változásai (antibiotikumok, fertőtlenítés, feldolgozott élelmiszer) jelentős és nehezen visszafordítható bélmikrobiota-eltolódásokat okoznak. Az áttekintés kiemeli, hogy a mikrobiota-eltérések ma az immun-, metabolikus és neuropszichiátriai betegségek széles spektrumához kapcsolódnak, és a mikrobiom-megőrzést népegészségügyi prioritásként tárgyalja.

[88] Deehan EC, Yang C, Perez-Muñoz ME et al. Precision Microbiome Modulation with Discrete Dietary Fiber Structures Directs Short-Chain Fatty Acid Production. Cell Host Microbe. 2020. Link

Dózis-válasz vizsgálat egészséges felnőtteknél három, IV-es típusú rezisztens keményítővel (RS4), amelyek kristályos és foszfát keresztkötésű szerkezetükben különböztek. A különböző RS4 kémiai szerkezetek eltérő és nagyon specifikus mikrobiom-eltolódásokat indukáltak, amelyek célzottan vagy a propionát-, vagy a butirát-termelést növelték. Az adatok kimutatják, hogy a rostszerkezet kiszámíthatóan formálhatja a mikrobiális metabolikus kimenetet, támogatva a precíziós prebiotikus stratégiákat a célzott SCFA-indukcióra.